限定された需要期間を持つ製品の生産計画に関する 研究

限定された需要期間を持つ製品の生産計画に関する 研究

著者 中野 真

著者別名 Nakano, Makoto

雑誌名 博士学位論文要旨 論文内容の要旨および論文審査

結果の要旨／金沢大学大学院自然科学研究科

巻 平成20年6月

ページ 31‑36

発行年 2008‑06‑01

URL http://hdl.handle.net/2297/26791

氏名 学位の種類 学位記番号 学位授与の日付 学位授与の要件 学位授与の題目 論文審査委員（主査）

論文審査委員（副査）

中野真 博士（工学）

博甲第９４３号 平成１９年９月２８日

課程博士(学位規則第４条第１項）

限定された需要期間を持つ製品の生産計画に関する研究 木村春彦（自然科学研究科・教授）

伊藤俊次（自然科学研究科・教授)，村本健一郎（自然科学研究科・教授)，

船田哲男（自然科学研究科・教授)，南保英孝（自然科学研究科・講師）

Abstract：Thispaperdealswiththeproblemofｄｅｔｅｒｍｉｎｅｉｎｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｅｔ－ｕｐｓｆｂｒ ｌｏａｄｒａｔｉｏａｎｄｓｅｔｕｐｔｉｍｅｒａｔｉｏ,productionlotsize,productionpriorityandproductioｎ ｓｔａｒｔｉｎｇｔｉｍｅｕｎｄｅｒａｓｉｎｇｌｅｓｔａｇｅlotproductionsystem，multi-productionplanning period，cyclicschedulefbritemswithasuccessionofdiffbrentdemandperiods・Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｔｅｍｓｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｓｙstemhavedifferentdemandperiodsａｎｄｓｔａｒｔｉｎｇ ｔｉｍｅｓｆｂｒｄｅｍａｎｄＴｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｌａｎｎｉｎｇａｉｍｓｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｅｔ－ｕｐｓ ｆｂｒｌｏａｄｒａｔｉo,ｓｅｔｕｐａｔｉｍｅｒａｔｉｏａｎｄｍａｉｎｔａｉｎｅａｃｈdemandpointfbritem・Asaresult ofanalysis，astructuralfbrmulationofproductinventoryisrevealed，aswenasthe occurrenceofinterfbrencesituationsineachprbductionplanningltcanclarifi7the relatiｏｎａｍｏｎｇｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｅｔ－ｕｐｓｆｂｒｅａchproduct，productionlotsizefbreach product，requiredquantityofeachproduct，startmgtiｍｅｆｂｒｄｅｍａｎｄｏｆｅａｃｈｐｒｏｄｕｃｔ，

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本文：

本研究では需要期間に制約があり，かつ品種により異なる需要期間を持つ製品の生産計 画について，生産開始時点，および生産ロットの決定方法を明らかにした．また，生産工 程での負荷比率および段取り時間比率が段取り回数におよぼす影響や，各計画が隣接し，

多期間に渉る場合の実行可能，および実行不可能になる条件式を明らかにし，その解消方 法について検討した．さらに，工程が複数，運搬時間を考慮した場合，干渉の発生の要因 の一つである総生産時間，および先行生産期間への影響を検討した．

まず，図１に示すような需要を持つ製品を対象に，生産計画を設定し，単一ロット生産 工程にて，２製品を交互に生産する基本サイクリックスケジューリング方式の基で，品切 れを防止し，負荷比率，もしくは段取り時間比率を用いて段取り回数を決定し，さらに生 産ロットサイズと生産開始時点の決定方法を明らかにした．

－３１－

量 Ｘ

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時間

図１需要の条件と生産計画期間の設定※１

次に，各生産計画期間を各々独立に，種々の負荷比率，もしくは段取り時間比率におい て，在庫量をできるだけ少なくする段取り回数を決定し，その上で，生産ロットサイズと 生産開始時点を決定した場合に，生産計画が実行不可能になる，つまり干渉が発生する条 件を明らかにした．さらに，干渉が発生した場合に，以下の２方式を明らかにした．

(1)段取り時間を削減し，ロット統合して，総所要時間を短縮して干渉を解消する「ロット 統合」

(2)生産開始時点をずらして干渉を解消する「生産開始時点のずらし」

この干渉の発生状況と２つの干渉解消方法について図２で示す。

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図２干渉発生条件と２つの干渉解消方法

－３２－

次に，各生産計画期間を各々独立に，種々の負荷比率，もしくは段取り時間比率におい て，在庫量をできるだけ少なくする段取り回数を決定し，その上で，生産ロットサイズと 生産開始時点を決定し，干渉が発生しなかった場合，あるいは干渉が発生した場合にロッ ト統合による干渉解消方法を用いたとき，生産計画間の時間間隔が０以上になってしまう と遊休が発生していることを明らかにした．そこで，図３に示す，干渉や遊休を発生させ

ない生産開始時点の設定方法を明らかにした．

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図３干渉と遊休を発生させない生産開始時点の設定方法※３

これら，干渉が発生した場合，あるいは予め干渉・遊休の発生を予見して，３つのどの 方式を選択するかという判断基準について，図４に示す，生産計画期間中（需要期間中）

の平均在庫量を用いた．

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図４平均在庫量

－３３－

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その結果，平均在庫量にほとんど差がみられない場合は，決定手順が少なく、かつ干渉・

遊休を発生させない方式が有効であることを数値例により，検証した．

これまでの検討は問題の単純化と理論の構築のため，単一のロット生産工程を対象とし た検討であったが、実際の生産現場に状況を近づけるため，生産工程を複数とし，さらに 運搬時間を考慮した場合に，干渉発生要因である総所要時間，あるいは先行生産期間への 影響を検討した．ここではシミュレータを利用した．なお，シミュレータの選択にあたっ ては，「工場のレイアウトが再現できる」「設備の稼動を確認できる」こと考慮した～

このシミュレータを利用した，シミュレーション状況を図５に示す。

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図５シミュレーション状況※４，５

シミュレーションを行う前の計画段階での総所要時間，シミュレーションによる総所要時 間先行期間を表１に示す．

－３４－

表１計画とシミュレーション結果

Ｘ→Ａ Ａ→Ｘ Ｘ→Ａ Ａ→Ｘ

Ｘ→Ａ

Ａ→Ｘ

シミュレーションの結果，工程数が増加するにつれ総所要時間，先行期間いずれもが短 縮されていることから，工程が増加するにつれ，干渉発生の確率は低くなることを検証し た．また，運搬時間を考慮した場合には工程間の運搬が発生するため，総所要時間が長く なることを確認した．

さらに，総所要時間の短縮は，先行期間の短縮と総所要時間の終了時点が早まることに なるため，生産工程の増加は遊休の増加が予測できることを検証した．さらに，１工程で は投入順序による総所要時間の違いはなかったが，工程数が複数になるなった場合，加工 待ち時間が発声し，投入順序によって，その待ち時間が異なるため，総所要時間に変化が

あることを明らかにした．

結論として，単一ロット生産工程での検討では，平均在庫量にほとんど差がない場合は，

干渉と遊休を発生させない方法で生産ロットと生産開始時点を決定すればよい．また，多 段工程では生産計画間の干渉発生の基礎となる総所要時間と先行生産期間について，工程 数の増加，運搬時間の考慮だけでなく，投入順序までもが影響を与えていることが明らか

となった．

なお，残された課題として，単一工程，多段工程ともに，単位生産時間に比べ，段取り 時間が大きい場合を扱っており，単一工程については，段取り時間が単位生産時間に比べ 小さくなる場合の生産ロットと生産開始時点の決定方法について検討する必要がある．ま た，多段工程では，問題の単純化のため，２製品で工程をフロータイプとしたが，ランダ ムタイプ（製品ごとに工程手順がことなる）の検討が必要がある．

が：需要開始時点 ＬＪ：先行生産期間 TETJ(NJ)：総所要時間

TETJ(ITJ)：ロット統合を行った場合の総所要時間 ＳＪ：生産開始時点

ｋＪ：生産開始時点のずらしを行うためのずらし量 SJ*：ずらしを行った生産開始時点

生産開始時点は各ＬＪ（先行生産期間）の開始時点となる．

４工程での例

投入・除去工程はシミュレーション設定上，設置しなければならないが，４工程を 対象にしているので，この工程での作業時間はＯとしている．

※１

※２

３４５※※※

－３５－

計画／シミュレーション 投入困序 2工程 3工程 4工程 叶画段階 (シミュレーション前）

Ｘ→Ａ .Ａ→Ｘ

11日12時、45分 11日12時、10分

10日23時、51分 10日23時田47分

10日10時、９分 10日10時、11分

シミュレーション

Ｘ→Ａ Ａ→Ｘ

11日13時、16分 11日12時、41分

11日０時、30分 11日０時、11分

10日11時、00分 10日11時、０２分

先行期、

Ｘ→Ａ Ａ→Ｘ

20時、17分 19時因42分

19時、41分 19時、37分

19時岡35分 19時間15分

学位論文審査結果の要旨

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－３６－